一种资源化利用生活污水的方法和装置 |
|||||||
| 申请号 | CN202311445423.X | 申请日 | 2023-11-01 | 公开(公告)号 | CN117550734A | 公开(公告)日 | 2024-02-13 |
| 申请人 | 中船(北京)生态环境研究院有限公司; | 发明人 | 苏高强; 王建华; 张琛; | ||||
| 摘要 | 一种资源化利用生活污 水 的方法和装置，属于污 水处理 技术领域，由污水提升单元、 污水处理 单元、 污泥 处理单元和 碳 氮磷回收单元组成。生活污水经污水提升单元进入污水处理单元，污水处理单元完成生活污水的处理与回用，PHA 微 生物 胞内合成， 氨 氮和 磷酸 盐 浓缩富集。污泥处理单元完成对污水处理单元剩余污泥的浓缩，化学消解及PHA分离回收。而后污水处理单元产生的氨氮和磷酸盐浓缩液和污泥处理单元产生的污泥裂解液及污泥残渣被输送至碳氮磷回收单元，液体中有机物被转化为挥发酸作为PHA合成的原料，氨氮被转化为 硫酸 铵 肥料 ，污泥残渣被转化为 有机肥 。在实现污水处理的同时， 回收利用 了水资源，有机物，氮磷元素。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种资源化利用生活污水的装置，其特征在于：包括相互连通的污水提升单元(1)、污水处理单元(2)、污泥处理单元(3)和碳氮磷回收单元(4)； |
||||||
| 说明书全文 | 一种资源化利用生活污水的方法和装置技术领域背景技术[0002] 传统的城市污水厂往往将有机物和氮磷元素作为污染物去除，以解决生活污水带来的环境污染问题。截至2020年，国内城市及县城污水处理厂共4326座，其中，城市污水处理厂2618座，污水年处理量达5572782立方米。但随着经济的发展和社会的进步，传统的城市污水厂运行模式出现越来越多的弊端。在污水处理厂运行过程中，会产生大量副产物——剩余污泥，据统计2021年我国污水厂污泥总量达到7676.3万吨，剩余污泥的处理与处置也是一个亟需解决的问题。最后，污水处理过程中，通过高能耗，物耗将有机物，氮磷污染物转化为二氧化碳，氮气，磷酸盐沉淀等去除，浪费了本可被利用的资源。 [0003] 随着技术的不断进步，城市生活污水处理不断向资源化和能源化的方向发展。城市生活污水的有机物可被转化为天然气或其他产品，如海藻酸钠，纤维素，聚羟基脂肪酸酯(PHA)等；氮磷元素经过富集及处理可以生成鸟粪石，蓝铁矿等产品；污泥经过干化焚烧可以回收热能，焚烧残渣中的重金属可以提取用于生成絮凝剂；而净化后的水可以作为再生水供给市政用水。因此有必要需要寻找一种可持续的污水处理方法，同时实现污水处理和资源化利用。 发明内容[0004] 为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种资源化利用生活污水的方法和装置，能够同时实现污水处理和资源化利用。 [0005] 本发明的技术方案是： [0006] 一种资源化利用生活污水的装置，其特征在于：包括相互连通的污水提升单元(1)、污水处理单元(2)、污泥处理单元(3)和碳氮磷回收单元(4)； [0008] 污水处理单元(2)包括AO生化池(2‑2)、中间水池(2‑8)和RO装置(2‑10)；AO生化池(2‑2)分为底部连通的两段，其中前部为厌氧段，设置搅拌器I(2‑1)，后部为好氧段，设置微孔曝气器(2‑4)，微孔曝气器(2‑4)通过气体管路(2‑15)与鼓风机I(2‑3)连接；AO生化池(2‑2)后部好氧段内设置MBR膜组件(2‑5)，MBR膜组件(2‑5)的出水口通过产水泵(2‑6)及产水管路(2‑18)与中间水池(2‑8)连接；AO生化池(2‑2)后部的好氧段设置污泥回流泵I(2‑7)，污泥回流泵I(2‑7)通过污泥回流管路(2‑16)与AO生化池(2‑2)前部的厌氧段连接，同时AO生化池(2‑2)前部的厌氧段污泥出口端设有污泥回流泵II(2‑12)，污泥回流泵II(2‑12)通过剩余污泥排放管路(2‑17)与污泥处理单元(3)中污泥浓缩池(3‑1)连接；中间水池(2‑8)与加压进水泵(2‑9)进口连接，加压进水泵(2‑9)的出口分为两支路，一支路通过进水管路(2‑19)经由电磁阀III(2‑13)与RO装置(2‑10)进水口连接，另一支路通过出水管路(2‑20)经由电磁阀IV(2‑14)与碳氮磷回收单元(4)的产酸发酵池(4‑1)进水口连接；电磁阀III(2‑ 13)和电磁阀IV(2‑14)不同时开启；RO装置(2‑10)浓缩液出口通过浓缩液循环管路(2‑21)与中间水池(2‑8)连接。 [0009] 污泥处理单元(3)包括污泥浓缩池(3‑1)、污泥化学消解池(3‑5)、加药装置(3‑10)、离心分离机(3‑12)、PHA收集桶(3‑14)、污泥裂解液收集池(3‑17)；污泥浓缩池(3‑1)通过浓缩液回流管路(3‑4)与污水储存池(1‑1)进水口连接，污泥浓缩池(3‑1)内设置污泥泵II(3‑2)，污泥泵II(3‑2)通过污泥输送管路I(3‑3)与污泥化学消解池(3‑5)进口连接；加药装置(3‑10)通过加药管路(3‑11)与污泥化学消解池(3‑5)进口连接；污泥化学消解池(3‑5)配有加热装置(3‑9)，污泥化学消解池(3‑5)内部设置搅拌器II(3‑6)和污泥泵III(3‑7)，污泥泵III(3‑7)出口通过污泥输送管路II(3‑8)与离心分离机(3‑12)进口连接；离心分离机(3‑12)固体出口分为两支路，一支路通过PHA输送管路III(3‑13)与PHA收集桶(3‑14)进口连接，另一支路通过污泥排放管路(3‑15)与肥料生产系统(4‑6)连接，离心分离机(3‑12)分离液体出口通过污泥裂解液输送管路(3‑16)与污泥裂解液收集池(3‑17)连接；污泥裂解液收集池(3‑17)内设置污泥裂解液提升泵(3‑18)，污泥裂解液提升泵(3‑18)的出口分为两支路，一支路通过离心液输送管路I(3‑19)经由电磁阀Ⅴ(3‑21)与产酸发酵池(4‑1)进口连接，另一支路通过离心液输送管路II(3‑20)经由电磁阀Ⅵ(3‑22)与离心分离机(3‑12)进口连接；电磁阀Ⅴ(3‑21)和电磁阀Ⅵ(3‑22)不同时开启； [0010] 碳氮磷回收单元(4)包括产酸发酵池(4‑1)、肥料生产系统(4‑6)、吹脱塔(4‑7)、氨气吸收装置(4‑16)和水解液投加泵(4‑18)；产酸发酵池(4‑1)内部设置搅拌器III(4‑2)和水解液提升泵(4‑3)，水解液提升泵(4‑3)通过水解液输送管路I(4‑4)与吹脱塔(4‑7)内上部设置的配水装置(4‑8)连接；产酸发酵池(4‑1)通过发酵污泥排放管路(4‑5)与肥料生产系统(4‑6)连接；吹脱塔(4‑7)底部出水口通过水解液输送管路II(4‑19)经由水解液投加泵(4‑18)与AO生化池(2‑2)前部厌氧段进水口连接，吹脱塔(4‑7)下部侧面进风口(4‑12)通过气体管路II(4‑11)与鼓风机II(4‑10)连接，吹脱塔(4‑7)上部出风口(4‑14)通过氨气输送管路(4‑15)与氨气吸收装置(4‑16)连接，氨气吸收装置(4‑16)通过硫酸铵输送管路(4‑17)与肥料生产系统(4‑6)连接； [0011] 产酸发酵池(4‑1)内还接种生长水解酸化细菌的悬浮填料(4‑20)，悬浮填料(4‑2 3 20)为圆形柱状填料，材质为高密度聚乙烯，尺寸Φ10×10，比重0.96，比表面积800m /m ，孔隙率＞85％，填料填充比15‑20％。 [0012] 吹脱塔(4‑7)内进风口(4‑12)的上方设有填料(4‑9)，吹脱塔(4‑7)内配水装置(4‑8)上方且在出风口(4‑14)处设置除雾器(4‑13)。 [0013] 加药装置(3‑10)分为两个独立的加药罐，分别通过加药管路(3‑11)与污泥化学消解池(3‑5)进口连接。 [0014] 采用上述的装置实现资源化利用生活污水的方法，包含以下过程： [0015] (1)污水处理单元运行：生活污水由污水储存池(1‑1)经污水提升泵I(1‑2)由进水管路(1‑3)进入AO生化池(2‑2)厌氧段，AO生化池(2‑2)活性污泥浓度6000‑7000mg/L，厌氧段HRT1‑2h，AO生化池(2‑2)好氧段活性污泥由污泥回流泵I(2‑7)经污泥回流管路(2‑16)进入AO生化池(2‑2)厌氧段，污泥回流比100‑150％，同时吹脱塔(4‑7)中经过吹脱的水解液经水解液投加泵(4‑18)和水解液输送管路II(4‑19)输送进入AO生化池(2‑2)厌氧段，在搅拌器I(2‑1)的作用下，回流的活性污泥同进水及水解液混合，活性污泥中聚磷菌吸收进水及水解液中的有机物完成释磷，同时活性污泥微生物细胞内部合成PHA；而后污泥混合液进入好氧段，好氧段HRT 4‑6h，鼓风机I(2‑3)通过气体管路(2‑15)向微孔曝气器(2‑4)供氧，控制好氧池DO 2‑3mg/L，活性污泥完成吸磷反应并去除部分有机物；好氧段设置MBR膜单元(2‑5)，可采用PVDF中空纤维膜，陶瓷平板膜，膜孔径0.1，处理后的生活污水在产水泵(2‑6)的抽吸作用下经MBR膜组件(2‑5)过滤，通过产水管路(2‑18)进入中间水池(2‑8)；剩余污泥每天从剩余污泥泵(2‑12)经剩余污泥排放管路(2‑17)排放进入污泥浓缩池(3‑1)，控制AO生化池(2‑2)污泥泥龄为4‑5d。 [0016] 中间水池(2‑8)中的污水经加压进水泵(2‑9)和进水管路(2‑19)进入RO装置(2‑10)过滤，污水中的有机物、氨氮及磷酸盐被截留浓缩，浓缩液经浓缩液循环管路(2‑21)回流至中间水池(2‑8)，RO装置(2‑10)产水回收率控制在75％左右，产水经RO装置(2‑10)出水排放管路(2‑11)排放作为再生水回用；中间水池(2‑8)中的浓缩液在RO装置(2‑10)运行间歇经加压进水泵(2‑9)和出水管路(2‑20)排入产酸发酵池(4‑1)；RO装置(2‑10)进水时，开启电磁阀III(2‑13)；RO装置(2‑10)排放浓缩液时，开启电磁阀IV(2‑14)；电磁阀III(2‑13)和电磁阀IV(2‑14)不同时开启； [0017] (2)污泥处理单元运行：AO生化池(2‑2)排放的剩余污泥进入污泥浓缩池(3‑1)，浓缩18‑24h，浓缩后的剩余污泥通过污泥泵II(3‑2)输送，经污泥输送管路I(3‑14)进入污泥化学消解池(3‑5)。污泥浓缩池(3‑1)上清液经浓缩液回流管路(3‑4)进入污水储存池(1‑2)；加药装置(3‑10)中分别贮存质量百分比浓度10％的十二烷基硫酸钠(SDS)溶液和质量百分比浓度40％的NaOH溶液，加药装置(3‑10)通过加药管路(3‑11)向污泥化学消解池(3‑ 5)中投加NaOH和SDS，污泥化学消解池(3‑5)中NaOH投加量为0.2mol/L，SDS投加量为剩余污泥干重的0.1‑0.2倍，加热装置(3‑9)控制污泥化学消解池(3‑3)温度为30±2℃，剩余污泥在搅拌器II(3‑6)作用下和NaOH、SDS接触反应1h，微生物细菌胞在化学试剂作用下菌体细胞破裂，胞内有机物包括蛋白质、多糖、聚磷酸盐、PHA等释放；经过化学处理的剩余污泥经污泥泵III(3‑7)输送至离心分离机(3‑12)进口，在100‑200xg离心力的条件下离心20‑ 30min，离心后沉淀下来的细胞残渣经污泥排放管路(3‑15)排放进入肥料生产系统(4‑6)，经过堆肥发酵生产有机肥；污泥裂解液经离心分离机(3‑12)出口和污泥裂解液输送管路(3‑16)进入污泥裂解液收集池(3‑17)，而后开启电磁阀Ⅵ(3‑22)同时关闭电磁阀Ⅴ(3‑21)将污泥裂解液回送至离心分离机(3‑12)进口，在离心力(如10000xg)的条件下再次离心10‑ 15min，离心后沉淀下来的PHA粗提物经PHA输送管路III(3‑13)输送至PHA收集桶(3‑14)储存；再次离心后的污泥裂解液经离心分离机(3‑12)出口和污泥裂解液输送管路(3‑16)再次进入污泥裂解液收集池(3‑17)，关闭电磁阀Ⅵ(3‑22)同时开启电磁阀Ⅴ(3‑21)将污泥裂解液由污泥裂解液提升泵(3‑18)经离心液输送管路I(3‑19)输送至产酸发酵池(4‑1)； [0018] (3)碳氮磷回收单元运行：产酸发酵池(4‑1)接种生长水解酸化细菌的悬浮填料(4‑20)，悬浮填料(4‑20)为圆形柱状填料，材质为高密度聚乙烯，尺寸Φ10×10，比重0.96，2 3 比表面积800m/m，孔隙率＞85％，填料填充比15‑20％，水力停留时间为1‑2d，排水比50％，利用NaOH和SDS对产甲烷细菌的抑制作用，在搅拌器III(4‑2)作用下水解酸化污泥将污泥化学消解池(3‑7)产生的污泥裂解液和RO装置(2‑10)产生浓缩液中的有机物转为短链挥发性脂肪酸，同时将有机氮转化为氨氮，磷酸盐转化为化学污泥沉淀；产酸发酵池(4‑1)中的碱性发酵液经水解液提升泵(4‑3)和水解液输送管路I(4‑4)进入吹脱塔(4‑7)中的配水装置(4‑8)，经配水装置(4‑8)均匀喷洒在填料(4‑9)表面形成薄层液膜，鼓风机II(4‑10)通过气体管路II(4‑11)向吹脱塔(4‑7)鼓风，气水比为2400‑3000，空气和液膜充分接触，发酵液中的氨氮被空气吹脱，含有氨氮的空气经除雾器(4‑13)除雾后，从出风口(4‑14)经氨气输送管路(4‑15)进入氨气吸收装置(4‑16)，氨气吸收装置中填充质量百分比浓度15‑20％的稀硫酸，当稀硫酸吸收饱和后生成稀硫铵溶液，经硫酸铵输送管路(4‑17)送入肥料生产系统(4‑6)经过蒸发、结晶、离心、干燥工序生产硫酸铵肥料；经过吹脱的发酵液经水解液投加泵(4‑18)和水解液输送管路(4‑19)输送至AO生化池(2‑2)厌氧段，被活性污泥中聚磷菌进一步利用合成PHA；产酸发酵池(4‑3)中含有磷酸盐化学沉淀的剩余污泥每天经发酵经污泥排放管路(4‑5)进入肥料生产系统(4‑6)，经过堆肥发酵生产有机肥，控制产酸发酵池(4‑3)污泥泥龄15‑20d。 [0019] 本发明将污水处理单元，污泥处理单元和碳氮磷回收单元耦合在一个系统里，具有以下有益效果： [0020] (1)在实现污水处理达标排放的同时，污水中的有机物被转化为高附加值的PHA，产生的剩余污泥被转化为有机肥，氮元素被转化为硫酸铵，实现了污水资源化利用。 [0022] 图1本发明的结构示意图 [0023] 图中1‑污水提升单元；2‑污水处理单元；3‑污泥处理单元；4‑碳氮磷回收单元；1‑1‑污水储存池；1‑2‑污水提升泵I；1‑3‑进水管路；2‑1‑搅拌器I；2‑2‑AO生化池；2‑3‑鼓风机I；2‑4‑微孔曝气器；2‑5‑MBR膜组件；2‑6‑产水泵；2‑7‑污泥回流泵I，2‑8‑中间水池，2‑9‑加压进水泵，2‑10‑RO装置；2‑11‑出水排放管路；2‑12‑剩余污泥泵；2‑13‑电磁阀III；2‑14‑电磁阀IV；2‑15‑气体管路I；2‑16‑污泥回流管路；2‑17‑剩余污泥排放管路；2‑18‑产水管路； 2‑19‑进水管路；2‑20‑出水管路；2‑21‑浓缩液循环管路；3‑1‑污泥浓缩池；3‑2‑污泥泵II； 3‑3‑污泥输送管路I；3‑4‑浓缩液回流管路；3‑5‑污泥化学消解池；3‑6‑搅拌器II；3‑7‑污泥泵III；3‑8‑污泥输送管路II；3‑9‑加热装置；3‑10‑加药装置；3‑11‑加药管路；3‑12离心分离机；3‑13‑PHA输送管路；3‑14‑PHA收集桶；3‑15‑污泥排放管路；3‑16‑污泥裂解液输送管路；3‑17‑污泥裂解液收集池；3‑18‑污泥裂解液提升泵；3‑19‑离心液输送管路I；3‑20‑离心液输送管路II；3‑21电磁阀Ⅴ；3‑22电磁阀Ⅵ；4‑1‑产酸发酵池；4‑2‑搅拌器III；4‑3‑水解液提升泵；4‑4‑水解液输送管路I；4‑5‑发酵污泥排放管路；4‑6‑肥料生产系统；4‑7‑吹脱塔；4‑8‑配水装置；4‑9‑填料；4‑10‑鼓风机II；4‑11‑气体管路II；4‑12‑进风口；4‑13‑除雾器；4‑14‑出风口；4‑15‑氨气输送管路；4‑16‑氨气吸收装置；4‑17‑硫酸铵输送管路；4‑18‑水解液投加泵；4‑19水解液输送管路II；4‑20悬浮填料。 具体实施方式： [0024] 下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明，但本发明并不限于以下实施例。 [0025] 实施例1 [0026] 某生活污水性质如下：pH 6.5‑7.5，COD350‑450mg/L，BOD5200‑300mg/L，NH4+‑N 50‑60mg/L，TN60‑70mg/L，SS200‑300mg/L，TP6‑8mg/L。生活污水使用图1所示的生活污水处理装置处理，该装置包括相互连通的污水提升单元(1)，污水处理单元(2)，污泥处理单元(3)和碳氮磷回收单元(4)。 [0027] 污水提升单元(1)设置污水提升泵I(1‑1)，污水储存池(1‑2)和进水管路(1‑3)。 [0028] 污水处理单元(2)设置AO生化池(2‑2)，中间水池(2‑8)和RO装置(2‑10)。AO生化池(2‑2)前端厌氧段设置搅拌器I(2‑1)，剩余污泥泵(2‑12)，AO生化池(2‑2)后端好氧段设置鼓风机I(2‑3)，微孔曝气器(2‑4)，MBR膜组件(2‑5)，产水泵(2‑6)，污泥回流泵I(2‑7)，气体管路I(2‑15)，产水管路(2‑18)。污泥回流泵I(2‑7)设置污泥回流管路(2‑16)，剩余污泥泵(2‑12)设置剩余污泥排放管路(2‑17)。RO装置(2‑10)设置加压进水泵(2‑9)，加压进水泵(2‑9)进水管路(2‑19)设置电磁阀III(2‑13)，加压进水泵(2‑9)出水管路(2‑20)设置电磁阀IV(2‑14)，RO装置(2‑10)设置浓缩液循环管路(2‑21)和出水排放管路(2‑11)。 [0029] 污泥处理单元(3)设置污泥浓缩池(3‑1)，污泥化学消解池(3‑5)，离心分离机(3‑12)，PHA收集桶(3‑14)，污泥裂解液收集池(3‑17)；污泥浓缩池(3‑1)设置污泥泵II(3‑2)，污泥输送管路I(3‑3)，浓缩液回流管路(3‑4)；污泥化学消解池(3‑5)设置搅拌器II(3‑6)、污泥泵III(3‑7)、污泥输送管路II(3‑8)、加热装置(3‑9)、加药装置(3‑10)、加药管路(3‑ 11)；离心分离机(3‑12)设置PHA输送管路III(3‑13)，PHA收集桶(3‑14)，污泥排放管路(3‑ 15)，污泥裂解液输送管路(3‑16)；污泥裂解液收集池(3‑17)设置污泥裂解液提升泵(3‑ 18)，离心液输送管路I(3‑19)和离心液输送管路II(3‑20)，离心液输送管路I(3‑19)和离心液输送管路II(3‑20)分别设置电磁阀Ⅴ(3‑21)和电磁阀Ⅵ(3‑22)。 [0030] 碳氮磷回收单元(4)设置产酸发酵池(4‑1)，肥料生产系统(4‑6)和吹脱塔(4‑7)。产酸发酵池(4‑1)设置搅拌器III(4‑2)，水解液提升泵(4‑3)，水解液输送管路I(4‑4)，发酵污泥排放管路(4‑5)，悬浮填料(4‑20)；吹脱塔(4‑7)设置配水装置(4‑8)，填料(4‑9)，鼓风机II(4‑10)，气体管路II(4‑11)，进风口(4‑12)，除雾器(4‑13)，出风口(4‑14)，氨气输送管路(4‑15)，氨气吸收装置(4‑16)，硫酸铵输送管路(4‑17)，水解液投加泵(4‑18)，水解液输送管路II(4‑19)。 [0031] 污水储存池(1‑2)通过进水管路(1‑3)和水解液输送管路II(4‑19)分别与污水处理单元(2)中AO生化池(2‑2)进水口，碳氮磷回收单元(4)中吹脱塔(4‑7)底部出水口连接；AO生化池(2‑2)前部的厌氧段设置搅拌器I(2‑1)，AO生化池(2‑2)后部的好氧段设置微孔曝气器(2‑4)，微孔曝气器(2‑4)通过气体管路(2‑15)与鼓风机I(2‑3)连接，AO生化池(2‑2)后部好氧段内设置MBR膜组件(2‑5)，MBR膜组件(2‑5)通过产水泵(2‑6)及产水管路(2‑18)与中间水池(2‑8)连接；AO生化池(2‑2)后部的好氧段设置污泥回流泵I(2‑7)，通过污泥回流泵I(2‑7)污泥回流管路(2‑16)与AO生化池(2‑2)前部的厌氧段连接，同时AO生化池(2‑2)前部的厌氧段污泥出口端通过污泥回流泵I(2‑7)剩余污泥排放管路(2‑17)与污泥处理单元(3)中污泥浓缩池(3‑1)连接。中间水池(2‑8)通过产水泵(2‑6)及产水管路(2‑18)与AO生化池(2‑2)连接，中间水池(2‑8)通过加压进水泵(2‑9)和进水管路(2‑19)与RO装置(2‑10)进水口连接，中间水池(2‑8)通过浓缩液循环管路(2‑21)与RO装置(2‑10)浓缩液出口连接；中间水池(2‑8)通过加压进水泵(2‑9)出水管路(2‑20)与碳氮磷回收单元(4)产酸发酵池(4‑ 1)进水口连接。加压进水泵(2‑9)的进水管路(2‑19)和出水管路(2‑20)分别设置电磁阀III(2‑13)和电磁阀IV(2‑14)，电磁阀III(2‑13)和电磁阀IV(2‑14)不同时开启。 [0032] 污泥处理单元(3)污泥浓缩池(3‑1)通过剩余污泥泵I(2‑12)剩余污泥排放管路(2‑17)与AO生化池(2‑2)前部的厌氧段连接，污泥浓缩池(3‑1)通过浓缩液回流管路(3‑4)与污水储存池(1‑2)进水口连接，污泥浓缩池(3‑1)内设置污泥泵II(3‑2)，污泥泵II(3‑2)通过污泥输送管路I(3‑3)与污泥化学消解池(3‑5)进口连接。加药装置(3‑10)通过加药管路(3‑11)与污泥化学消解池(3‑5)进口连接。污泥化学消解池(3‑5)内部设置搅拌器II(3‑6)，污泥泵III(3‑7)和加热装置(3‑9)，污泥泵III(3‑7)出口通过污泥输送管路II(3‑8)与离心分离机(3‑12)进口连接，离心分离机(3‑12)固体出口通过PHA输送管路III(3‑13)与PHA收集桶(3‑14)进口连接；离心分离机(3‑12)固体出口同时设置污泥排放管路(3‑15)与肥料生产系统(4‑6)连接。离心分离机(3‑12)分离液体出口通过污泥裂解液输送管路(3‑ 16)与污泥裂解液收集池(3‑17)连接，污泥裂解液收集池(3‑17)设置污泥裂解液提升泵(3‑ 18)，污泥裂解液提升泵(3‑18)分别通过离心液输送管路I(3‑19)和离心液输送管路II(3‑ 20)与产酸发酵池(4‑1)进口和离心分离机(3‑12)进口连接；离心液输送管路I(3‑19)和离心液输送管路II(3‑20)分别设置电磁阀Ⅴ(3‑21)和电磁阀Ⅵ(3‑22)，电磁阀Ⅴ(3‑21)和电磁阀Ⅵ(3‑22)不同时开启。 [0033] 碳氮磷回收单元(4)中产酸发酵池(4‑1)内部设置搅拌器III(4‑2)和水解液提升泵(4‑3)，产酸发酵池(4‑1)通过发酵污泥排放管路(4‑5)与肥料生产系统(4‑6)连接，产酸发酵池(4‑1)通过水解液提升泵(4‑3)和水解液输送管路I(4‑4)和吹脱塔(4‑7)中配水装置(4‑8)连接，鼓风机II(4‑10)通过气体管路II(4‑11)与吹脱塔(4‑7)中进风口(4‑12)连接，吹脱塔(4‑7)中出风口(4‑14)通过氨气输送管路(4‑15)与氨气吸收装置(4‑16)连接，氨气吸收装置(4‑16)通过硫酸铵输送管路(4‑17)与肥料生产系统(4‑6)连接，吹脱塔(4‑7)底部出水口通过水解液投加泵(4‑18)和水解液输送管路II(4‑19)与污水处理单元(2)中AO生化池(2‑2)进水口连接。 [0034] 应用上述装置对生活污水处理，具体处理过程如下： [0035] (1)污水处理单元运行：生活污水由污水储存池(1‑2)经污水提升泵I(1‑1)由进水管路(1‑3)进入AO生化池(2‑2)厌氧段，AO生化池(2‑2)活性污泥浓度6000‑7000mg/L，厌氧段HRT 2h，AO生化池(2‑2)好氧段活性污泥由污泥回流泵I(2‑7)经污泥回流管路(2‑16)进入AO生化池(2‑2)厌氧段，污泥回流比150％，同时吹脱塔(4‑7)中经过吹脱的水解液经水解液投加泵(4‑18)和水解液输送管路II(4‑19)输送进入AO生化池(2‑2)厌氧段，在搅拌器I(2‑1)的作用下，回流的活性污泥同进水及水解液混合，活性污泥中聚磷菌吸收进水及水解液中的有机物完成释磷，同时活性污泥微生物细胞内部合成PHA，PHA占污泥干重的10‑15％；而后污泥混合液进入好氧段，好氧段HRT 4h，鼓风机I(2‑3)通过气体管路(2‑15)向微孔曝气器(2‑4)供氧，控制好氧池DO 2‑3mg/L，活性污泥完成吸磷反应并去除部分有机物； 好氧段设置MBR膜单元(2‑5)，可采用PVDF中空纤维膜，陶瓷平板膜，膜孔径0.1，处理后的生活污水在产水泵(2‑6)的抽吸作用下经MBR膜组件(2‑5)过滤，通过产水管路(2‑18)进入中+ 间水池(2‑8)，MBR出水COD 50‑60mg/L，BOD5 20‑30mg/L，NH4‑N 45‑54mg/L，TN 55‑65mg/L，SS 5‑10mg/L，TP 0.6‑0.8mg/L。剩余污泥每天从剩余污泥泵(2‑12)经剩余污泥排放管路(2‑17)排放进入污泥浓缩池(3‑1)，控制AO生化池(2‑2)污泥泥龄为4‑5d。 [0036] 中间水池(2‑8)中的污水经加压进水泵(2‑9)和进水管路(2‑19)进入RO装置(2‑10)过滤，污水中的有机物，氨氮及磷酸盐被截留浓缩，浓缩液经浓缩液循环管路(2‑21)回流至中间水池(2‑8)，RO装置(2‑10)产水回收率控制在75％左右，浓缩液COD 190‑228mg/L，+ NH4‑N 177‑208mg/L，TN 215‑250mg/L，SS20‑38mg/L，TP 2.1‑2.7mg/L。产水经RO装置(2‑+ 10)出水排放管路(2‑11)排放作为再生水回用，RO出水COD10‑12mg/L，NH4‑N 3‑8mg/L，TN5‑ 10mg/L，SS 0‑2mg/L，TP 0.3‑0.5mg/L。中间水池(2‑8)中的浓缩液在RO装置(2‑10)运行间歇经加压进水泵(2‑9)和出水管路(2‑20)排入产酸发酵池(4‑1)。RO装置(2‑10)进水时，开启电磁阀III(2‑13)；RO装置(2‑10)排放浓缩液时，开启电磁阀IV(2‑14)；电磁阀III(2‑13)和电磁阀IV(2‑14)不同时开启。 [0037] (2)污泥处理单元运行：AO生化池(2‑2)排放的剩余污泥进入污泥浓缩池(3‑1)，浓缩18‑24h，浓缩污泥浓度为10‑15g/L，浓缩污泥通过污泥泵II(3‑2)输送，经污泥输送管路I(3‑14)进入污泥化学消解池(3‑5)。污泥浓缩池(3‑1)上清液经浓缩液回流管路(3‑4)进入污水储存池(1‑2)。加药装置(3‑10)中贮存10％浓度的十二烷基硫酸钠(SDS)溶液和40％浓度的NaOH溶液，加药装置(3‑10)通过加药管路(3‑11)向污泥化学消解池(3‑5)中投加NaOH和SDS，污泥化学消解池(3‑5)中NaOH投加量为0.2mol/L，SDS投加量为剩余污泥干重的0.1‑0.2倍，加热装置(3‑9)控制污泥化学消解池(3‑3)温度为30±2℃，剩余污泥在搅拌器II(3‑ 6)作用下和NaOH，SDS接触反应1h，微生物细菌胞在化学试剂作用下菌体细胞破裂，胞内有机物包括蛋白质，多糖，聚磷酸盐，PHA等释放，污泥裂解液中COD2000‑3000mg/L。经过化学处理的剩余污泥经污泥泵III(3‑7)输送至离心分离机(3‑12)进口，在100‑200xg离心力的条件下离心20‑30min，离心后沉淀下来的细胞残渣经污泥排放管路(3‑15)排放进入肥料生产系统(4‑6)，经过堆肥发酵生产有机肥。污泥裂解液经离心分离机(3‑12)出口和污泥裂解液输送管路(3‑16)进入污泥裂解液收集池(3‑17)，而后开启电磁阀Ⅵ(3‑22)同时关闭电磁阀Ⅴ(3‑21)将污泥裂解液回送至离心分离机(3‑12)进口，在10000xg离心力的条件下再次离心15min，离心后沉淀下来的PHA粗提物经PHA输送管路III(3‑13)输送至PHA收集桶(3‑ 14)储存，污泥中PHA的回收率为75‑80％，每立方污水PHA回收量约为0.025‑0.028kg。再次离心后的污泥裂解液经离心分离机(3‑12)出口和污泥裂解液输送管路(3‑16)再次进入污泥裂解液收集池(3‑17)，关闭电磁阀Ⅵ(3‑22)同时开启电磁阀Ⅴ(3‑21)将污泥裂解液由污泥裂解液提升泵(3‑18)经离心液输送管路I(3‑19)输送至产酸发酵池(4‑1)。 [0038] (3)碳氮磷回收单元运行：产酸发酵池(4‑1)接种生长水解酸化细菌的悬浮填料(4‑20)，悬浮填料(4‑20)为圆形柱状填料，材质为高密度聚乙烯，尺寸Φ10×10，比重0.96，2 3 比表面积800m/m，孔隙率＞85％，填料填充比15‑20％，水力停留时间为1d，排水比50％，利用NaOH和SDS对产甲烷细菌的抑制作用，在搅拌器III(4‑2)作用下水解酸化污泥将污泥化学消解池(3‑7)产生的污泥裂解液和RO装置(2‑10)产生浓缩液中的有机物转为短链挥发性脂肪酸，同时将有机氮转化为氨氮，磷酸盐转化为化学污泥沉淀，发酵液COD 206‑262mg/L，+ NH4‑N 174‑206mg/L，TP 2.6‑3.2mg/L。产酸发酵池(4‑1)中的碱性发酵液经水解液提升泵(4‑3)和水解液输送管路I(4‑4)进入吹脱塔(4‑7)中的配水装置(4‑8)，经配水装置(4‑8)均匀喷洒在填料(4‑9)表面形成薄层液膜，鼓风机II(4‑10)通过气体管路II(4‑11)向吹脱塔(4‑7)鼓风，气水比为3000，空气和液膜充分接触，发酵液中的氨氮被空气吹脱，含有氨氮的空气经除雾器(4‑13)除雾后，从出风口(4‑14)经氨气输送管路(4‑15)进入氨气吸收装置(4‑16)，氨气吸收装置中填充18％浓度的稀硫酸，当稀硫酸吸收饱和后生成25％左右的稀硫铵溶液，经硫酸铵输送管路(4‑17)送入肥料生产系统(4‑6)经过蒸发、结晶、离心、干燥工序生产硫酸铵肥料，每立方污水硫酸铵肥料产量约为0.16‑0.19kg。经过吹脱的发酵液+ COD196‑240mg/L，其中VFA比例50‑60％，NH4‑N 16‑20mg/L，TP 1.3‑1.6mg/L。经水解液投加泵(4‑18)和水解液输送管路(4‑19)输送至AO生化池(2‑2)厌氧段，被活性污泥中聚磷菌进一步利用合成PHA。产酸发酵池(4‑3)中含有磷酸盐化学沉淀的剩余污泥每天经发酵经污泥排放管路(4‑5)进入肥料生产系统(4‑6)，经过堆肥发酵生产有机肥，控制产酸发酵池(4‑3)污泥泥龄15‑20d。 |
||||||
